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一个“中欧混血” 能终结“非洲起源说”吗

2017年03月22日 16:00   来源: 科技日报    作者: 付丽丽    【 收藏本文

  尽管提取“许昌人”化石DNA的探索仍在继续,但即使“许昌人”真的有尼安德特人的基因,距离终结“非洲起源说”也依旧有很长一段路要走。
     日前,一篇题为《中国许昌出土晚更新世古人类头骨研究》的论文发表在《科学》杂志上,论文称,人类演化研究取得突破性进展:10多万年前生活在河南省许昌县灵井遗址的“许昌人”,可能是中国境内古老人类和欧洲尼安德特人的后代。这一说法再次挑战了所谓的“非洲起源说”,也为研究现代人类,特别是东亚地区现代人类的起源和演化,再添重要证据。
     现代人类到底从哪来?是像“非洲起源说”指出的那样都是非洲现代人类的后裔,还是像“多地起源说”指出的那样是在不同地方不同时期各自进化成现代人的?“许昌人”的研究发现让这个一直悬而未解的谜题,变得更加扑朔迷离。

《中国许昌出土晚更新世古人类头骨研究》在《科学》杂志上发表截图



     “许昌人” 到底何许人也?

     论文第一作者
李占扬先生说:“‘许昌人’上承周口店北京猿人,下连中国北方早期现代人,终结了中国北方现代人来自非洲的假说。”
    2005年,李占扬领导的考古队便开始了对灵井“许昌人”遗址进行考古发掘,灵井位于许昌县西北,距许昌旧城大约15公里。
     尽管过去了将近10年,李占扬仍清楚地记得“许昌人”头骨化石发现时的情景。那是2007年12月17日上午,原本计划在15日就要停工的他们,因出土了几件正形石器标本,其中有非常精致的尖状石器和刮削器,觉得就此停工实在可惜,因此打算延期发掘,但寒流将至,只能延续两日。
     “真是天公作美。往年一进入12月,不是封冻就是雨雪,可2007年最低温度仍在零度左右,这无疑是适合发掘的天气。同时,当时正在发掘的探方进入第十一层后,土质也变得松软,出土的化石和石器突然增多。”回忆起这些,李占扬仍是很兴奋。
     17日上午刚一上工,就有人说:“今天人头该出来了!”和往常一样,人们只是把这话当作戏言而已。但此时,大家心里都明白,已经到了发掘的最后关头。
     这时候有人发现了一个头骨化石,技工赶紧过去帮助清理化石上面的泥土。化石的轮廓顿时清晰起来:骨头呈淡黄色,表面光圆,更重要的是一侧边上已清楚地显露出了骨缝(这是人以外其它任何动物化石都不具有的特征)。
     经过连续12年发掘,考古学家共发现45件距今12.5万年至10.5万年的古人类头骨化石。2014年以来,李占扬和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰领导的研究小组对许昌人头骨化石进行修复、拼接、复原和研究,分别制作了“许昌人”1号和“许昌人”2号人头骨虚拟及实体的复原头骨及颅内膜。1号头骨复原后保留有脑颅的大部分及部分底部,来自一个年轻男性个体;2号复原后保存有脑颅后部,来自一成年个体。

 

 

许昌人1号头骨3D虚拟复原图

许昌人2号头骨后面观



     “许昌人” 竟是中欧混血?
   
  “许昌人”头骨具有中国境内古老人类、欧洲尼安德特人和早期现代人“三位一体”的混合特征,可能是中国北方古老人类与欧洲尼安德特人基因交流的结果。
     通过对“许昌人”头骨化石的研究,吴秀杰表示,他们发现“许昌人”头骨具有中国境内古老人类、欧洲尼安德特人和早期现代人“三位一体”的混合特征,可能是中国北方古老人类与欧洲尼安德特人基因交流的结果。
     “‘许昌人’可能是人类进化中出现的一个新人种。”李占扬说。不过,科学家目前还没有成功地对“许昌人”头骨化石进行DNA分析。
     低矮的头骨穹隆、扁平的脑颅、最大颅宽的位置靠下、短小并向内侧倾斜的乳突,“许昌人”具有周口店北京猿人、和县猿人等中国北方古老人类的原始及共同特征。
     同时,许昌人还呈现向早期现代人过渡的重要特征,如脑容量增大、头骨变薄、眉脊较为纤细、头骨结构呈现纤细化等。1号头骨的颅容量约为1800毫升,2号头骨虽然小于1号,但也位于晚更新世人类的变异范围平均值之上。
     尼安德特人是以德国尼安德特地区命名的古人类,生活在欧洲、北非和西亚地区,繁盛期为距今13万年至3万年,其头骨具有与世界上其他人种完全不同的两个独特性状——枕骨上有结构性凹窝、颞骨内耳迷路模式,“许昌人”头骨上具有与其相似的特征。此外,科学家并没有发现“许昌人”与非洲古人类之间的相似性。
     “这种情况,是尼安德特人活动区域以外第一次集中发现,暗示了两个人群之间基因交流的可能性。”吴秀杰说,“‘许昌人’混合型体质特征,可能是东西方两大人群基因交流或杂交的结果。”
     至于在何种情况下“许昌人”和尼安德特人进行了基因交流,李占扬推断:“许昌人”之前,东亚大陆极度寒冷,“许昌人”先辈向气候温和的欧洲迁移,同早期尼安德特人相遇、杂交。距今12.8万年至7.4万年间,气候转暖,这批古人类重返家园。因为那里有大西洋暖流的庇护,或许一度成为人类的“避难所”。
   
 “许昌人” 颠覆“非洲起源说”?

     有专家指出,以“许昌人”化石外貌与中国境内古老人类和欧洲尼安德特人的相似性,来终结“非洲起源说”还有很长的路要走。
     关于现代人起源有两种不同的观点,一种是“非洲起源说”,一种是“多地起源说”,两种观点对峙多年,但以“非洲起源说”占上风。
     “非洲起源说”出现于1987年,当时3位美国生物学家选择了来自非洲、欧洲、亚洲等地的147名妇女,从她们生产后的婴儿胎盘中提取出线粒体DNA。分析发现,这些线粒体DNA都可以追溯至约20万年前一位非洲妇女(被称为“夏娃”)。此外,从遗传学上看,各大洲人的基因差异极小,不可能是分别发展而来。
     但李占扬表示,“许昌人”头骨是20多年来世界范围内发现的最重要的古人类化石之一。其具有中国境内古老人类如北京周口店中国猿人、安徽和县猿人等的一些特征,又有向现代人过渡的进步特征,此外还有欧洲尼安德特人特征。这就说明,这些化石同以往发现的其他人类化石既有相同又有不同,已经构成了一个新人种的要素。根据前两个特征我们可以说“许昌人”是中国古人类连续进化而来的,而不是外来的。这就支持了现代人“多地起源说”,而对“非洲起源说”造成冲击。
     “现在世界各地的现代人都是非洲现代人的后裔,看起来很有问题,20多年来还未有一例得到证明,目前已经有分子遗传学专家发出质疑。” 李占扬说,“这次研究成果为现代人起源研究提供了一些新证据,这些证据是支持‘多地起源说’的,起码在中国华北地区是这样。当然,这次研究还解决不了所有的起源问题。”
    然而,也有专家表示,中国相信“多地起源说”,论证“中国古人类连续进化学说”的学者,大都是通过从蓝田人、北京人,乃至“许昌人”化石上体质的相似性(即“形态学”),来推断化石间的关联,远不及基因检测的科学性。现在所说“许昌人”和尼安德特人有关系,也只是通过观察“枕骨上有结构性凹窝、颞骨内耳迷路模式”等实现的,并未被DNA检测所证实。
     尽管提取“许昌人”化石DNA的探索仍在继续,但即使“许昌人”真的有尼安德特人的基因,距离终结“非洲起源说”也依旧有很长一段路要走,因为世界各地发现古人类化石的机会实在太少。“任重而道远!”李占扬如是说。

 

 

李占扬研究员



     “许昌人”老宅将建遗址公园

     “许昌人”遗址是我国最重要的旧石器时代遗址之一,发现于1965年,2005年首次进行考古发掘。2007年12月,河南省文物部门在此发现了人类头盖骨化石,学术界认为这是研究中国现代人类起源的重大发现,将其命名为“许昌人”,该遗址因此得名为“许昌人”考古遗址。2014年4月,文物部门在“许昌人”旧石器遗址又发现一个较完整的古人类头骨和其他个体的头骨碎片,较完整的头骨被称为“许昌人”2号。
     2015年5月,河南省文物考古研究院主持发掘的“许昌人”旧石器遗址在出土两个基本完整的古人类头骨之后,又发现两块古人类肢骨化石。这次发掘还出土一件顶骨化石断块,其性状和2014年发现的“许昌人”2号头骨接近,属于灵井“许昌人”旧石器遗址第十一层,地层年代经测定为距今10万年左右。
     近日,许昌市文广新局透露,今年,许昌市将启动“许昌人”考古遗址公园规划和建设方案编制工作,初步规划遗址公园总控制面积约220万平方米,力争5至10年建成。届时将利用遗址公园内的博物馆举行出土文物标本展,将“许昌人”遗址出土的标本全部展出,让人们一睹“许昌人”的风采。据悉,河南省目前有3个国家考古遗址公园:河南殷墟考古遗址公园、洛阳隋唐考古遗址公园、汉魏洛阳故城国家考古遗址公园。“许昌人”考古遗址公园建成后,将是河南省第4个国家考古遗址公园。

 

 

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【链接:据河南省文物考古研究院网站】

许昌人重大研究成果在世界顶级期刊Science发表

  2016年3月3日(美国东部时间3月2日下午2点),Science期刊发表了河南省文物考古研究院、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、北京大学、华东师范大学、美国圣路易斯华盛顿大学关于河南许昌人头骨化石的合作研究成果。研究发现,距今10.5-12.5万年的许昌人头骨呈现更新世晚期人类、东亚中更新世直立人及欧洲尼安德特人的混合特征,反映东亚更新世晚期人类演化既具有地区连续性又有人群间交流的特点。这项研究以详实的化石形态特征和可靠的地层年代数据提供了华北地区晚更新世早期人类形态变异及演化模式的关键证据,标志着我国学者在人类演化研究领域取得的又一项突破性成果。
 
      李占扬是河南省文物考古研究院研究员,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所客座研究员,山东大学兼职教授、博士生导师。他是该项国际前沿学术课题现代人起源研究项目负责人和论文的第一作者。
      2005-2016年,李占扬领导的考古队对位于河南省许昌市的灵井遗址进行了连续12年的挖掘,发现了45件人类头骨碎片化石、古人类制作使用的石器以及 20余种哺乳动物化石。另外,北京大学周力平教授等用光释光方法测定人类化石的地层年代为距今10.5-12.5万年。

许昌人出土位置和地层、年代对应图

 

 

  许昌人头骨化石出土时已经破裂成碎片, 共计45块。经过鉴定,确认这些头骨碎片代表5个个体,其中1号和2号个体相对较为完整:许昌1号由26块游离的头骨碎片组成,复原后的头骨保留有脑颅的大部分及少量底部, 代表一个年轻的男性个体;许昌2号头骨由16块游离的碎片拼接而成, 复原后的头骨保存有脑颅的后部,为一年轻的成年个体。
 
  研究小组采用形态观测、高清晰度CT扫描、手工及三维虚拟复原等手段,对许昌人头骨进行了拼接和复原,分别制作了1号和2号人头骨虚拟及实体的复原头骨及颅内膜。在此基础上,对许昌人头骨形态特征、测量数据、脑形态、脑量、颅骨内部结构等特征进行了细致的研究并与世界范围内古人类化石及数据进行了对比。
 
       研究发现,许昌人头骨呈现复杂的混合及镶嵌性形态特征。(1) 脑颅的扩大:1号头骨的颅容量约为1800 cc,2号头骨虽然小于1号,但也位于晚更新世人类的变异范围平均值之上。(2) 具有东亚中更新世早期人类(如周口店直立人、和县直立人等)的原始及共同特征:包括低矮的头骨穹隆、扁平的脑颅、最大颅宽的位置靠下、短小并向内侧倾斜的乳突。(3)具有与典型的尼安德特人相似的两个独特性状:一个性状表现在枕骨,另外一个性状是内耳迷路的模式。许昌头骨在枕圆枕上凹和颞骨内耳迷路半规管的形态上与欧洲的尼安德特人相似,这种综合特征是尼安德特人区域以外的第一次集中发现,暗示了两个人群之间基因交流的可能性。
       许昌人所具有的早期现代人的特征,很可能代表着华北地区早期现代人的直接祖先。许昌人头骨化石呈现的复杂及镶嵌性形态特征为中国古人类演化的地区连续性以及与欧洲古人类之间的交流提供了一定程度的支持。
 
       对于许昌人和尼安德特人基因交流的情况,李占扬作了如下推断:在许昌人生存时期之前,北半球出现了一个前所未有的冷期,东亚大陆处在极度寒冷的状态,生活这一区域的古人类因受不了寒冷气候的侵袭,向可能是受到大西洋暖流影响具有温和气候的欧洲迁移,大约这一时期同那里的早期尼安德特人相遇融合并进行基因交流。到了末次间冰期(暖期,距今12.8-7.4万年),由于气候的转暖,来自东亚的古人类又返回到自己的家园,许昌人应是其中的一支代表。另外,从许昌人的石器文化方面,经多年观察,和尼安德特人的莫斯特文化也很相似。但需要指出的是,这种迁移也会因气候波动而进行过多次,东亚更新世晚期人类演化比以往研究认为的要复杂得多。
     
    Science是世界最权威的学术期刊之一,2016年的影响因子为34.661,由艾迪生1880年在美国创办。长期以来,该期刊发表各国在自然科学领域和交叉学科最学术前沿的重量级论文,各国学者无不以在该期刊发表研究论文为至高荣耀,但是竞争极其激烈,仅有不到5﹪的论文被接受。李占扬领导的灵井许昌人遗址国际研究团队十年磨一剑,艰辛探索,发表了河南省学者作为第一作者在世界顶尖级学术期刊Science的第一篇研究论文,填补了河南省科学研究领域的一项重大空白。

(责任编辑:叶微)

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